环境遥感Remote Sensing of Environment 1-绪论

环境遥感RemoteSensingofEnvironment,环境遥感,1介绍和了解情况2课程框架3主要参考文献4考核方法,1介绍和了解情况,1.1自我介绍办公地址：老地学楼102电话：62753351(O)传真：62756199(O)电子邮件：litianhong,1介绍和了解情况,1.2学生情况,专业背景调查曾经学习过类似课程的（）人；曾经用过ENVI,ERDAS,PCI,ERMAPPER,IDRISI等软件进行研究工作的（）人；熟悉通用图像软件，如ADOBEPHOTOSHOP（）人；熟悉地理信息系统软件(GIS)和应用的（）人；学习期望调查,2课程框架,2.1课程设置目标,系统地掌握遥感技术相关的物理概念，了解遥感的过程，了解国内外遥感技术的发展趋势。初步达到“外行以为是内行，内行不以为是外行”的程度。系统掌握利用遥感技术进行环境方面研究或者工作的基本方法和技巧。比较熟练使用遥感图象处理软件ENVI进行相关的研究工作。了解遥感技术的发展趋势，掌握进一步深入学习的途径（文献查找，国内外现状等）。,2.2课程大纲,3主要参考文献,31专业书籍,孙家柄，遥感原理与应用，武汉大学出版社，2003年王桥，杨一鹏，黄家柱等编著，环境遥感，北京：科学出版社，2005马蔼乃，遥感概论.科学出版社，1984常庆瑞，蒋平安等编著.遥感技术导论.北京：科学出版社，2004梅安新，彭望琭，秦其明，刘慧平.遥感导论，高等教育出版社，2001/2003ThomasM.Lillesand,RalphW.Kiefer著;彭望琭译遥感与图像解译,第四版，2003仇肇悦，李军，郭宏俊编著.遥感技术应用技术.1999遥感概论编写组，遥感概论.高等教育出版社.1985周成虎，骆剑承，杨晓梅等.遥感影像地学理解与分析.科学出版社，1999遥感手册（共十二分册），国防工业出版社郭德方.遥感图象地计算机处理和模式识别.电子工业出版社.1987陈述彭,童庆禧,郭华东主编，遥感信息机理研究，北京科学出版社1998日本遥感研究会编，刘勇卫、贺雪鸿译，遥感精解，测绘出版社，1993.陈述彭主编，遥感大词典，科学出版社，1990.,3主要参考文献,3.2学术期刊（特点）,遥感学报/环境遥感国土资源遥感遥感技术应用卫星应用（内部刊物）RemoteSensingEnvironmentPE/，,4考核方法？,1）平时作业45次，共65；2）期末考试35，考试形式为笔试。（单项选择题或者多项选择题,问答题）3）参考（15），平时考勤，不定期。4）考核办法可协商,第一节绪论,1遥感和遥感技术的概念2遥感技术发展历史3遥感技术的发展状况4遥感技术分类5遥感技术的特点6遥感技术发展的趋势,1遥感和遥感技术的概念,1）遥感和遥感技术2）遥感、遥控、遥测,1）遥感和遥感技术的概念,人眼感知机理遥感概念泛指：从遥远处感知，泛指各种非接触的、远距离的探测技术.（遥感大词典）电磁波遥感，力场遥感（重力、磁力），机械波（声波、地震波）遥感等。遥感：使用某种探测仪器，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射或者发射信息），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息，这个过程叫作遥感。RemoteSensing,简称RS遥感技术：实现上述目的所采取的各种技术手段的总称。,1）遥感和遥感技术的概念,遥感器（传感器）技术、信息传输技术、信息处理技术、目标特征分析与测量技术，等等。空间技术、光学技术、无线电技术、计算机技术等相结合的一门综合技术。目标物遥感平台遥感器（传感器）,遥感过程,遥感技术包括：,Jensen,2000,综合性的应用科学数据获取：物理学，电子学，空间科学，信息科学。数据的处理、分析：数学，计算机科学。数据的应用：以地学规律为基础的分析方法，广泛的应用到地球科学，生命科学。遥感是以物理手段，数学方法和地学分析为基础的综合性应用科学。,2）遥感、遥控、遥测：区别和联系,遥控(RemoteControl,Tele-control)：通过发射无线电波远距离来控制目标物体的姿态、运动轨迹、方位。（遥是相对的，电视遥控器、遥控玩具，空际飞行器的遥控等。）遥测(RemoteMeasure)：通过仪器远距离地测量物体的所需要的参数。直接接触：如测量宇宙飞船里的温度；不直接接触：如激光测距，雷达测距和定位等。,2遥感技术发展历史,常规航空摄影阶段（20世纪30年代前）1827年，第一张照片；法国；1858年，气球，法国，第一张航片;1903年，飞机问世，航空照片用于地形测量,制图;1924年彩色胶片2）航空遥感阶段（20世纪3060年代）3）航天遥感阶段（20世纪60年代以来）,第一张像片,ThefirstphotographwasobtainedbyJosephNicephoreNiepceofhisFrenchestatecourtyardin1827.Theexposurelasted8hoursandusedanemulsionofBitumenofJudea(akindofasphalt).,第一张航摄照片,By:GaspardFelixTournachon(Nadar)Platform:Atetheredballoon1,700-ft(518.5m)aboveground,Location:ParisFranceDate:1858.,美国第一张航摄照片,ObliqueaerialphotographofdowntownBostonobtainedbySamuelA.KingandJ.W.Blackfromaballoonatanaltitudeof1,200ft.onOctober13,1860.FirstaerialphotographtakenfromacaptiveballoonintheUnitedStates.,Intrepidballoon,1862TheballoonbeinginflatedbyusingportablehydrogengeneratingsystemduringtheCivilWar.BattleofFairOaksonJune1,1862.,In1903,GermanEngineerJuliusNeubronnerpatentedabreast-mountedcameraforcarrierpigeonsthatweighedonly70grams.Asquadronofpigeonsisequippedwithlight-weight70-mmaerialcameras.,ObliqueaerialphotographofaEuropeancastleobtainedfromacameramountedonacarrierpigeon.Thepigeonswingsarevisible.,MotorDrivenHeavier-Than-AirAircraft,Thefirstflightbymanwithamotordriven,heavier-than-airmachineatKittyHawk,NorthCarolinaDecember17,1903.ThepilotwasWilburWright.,PilotandaerialphotographerwithaGraflexaerialreconnaissancecamerain1915.,VerticalphotographyofWorldWarItrenchesinEurope,US8thAirForceB-17FlyingFortressoverBerlin,GermanyinWorldWarII.AerialphotographscapturebombsfromtheunseenB-17crashthroughtheporthorizontalstabilizer.,B-17FlyingFortress,VerticalaerialphotographofaV2rocketlaunchingfacilityinWorldWarII,BoeingB-29andPhotogrammetricEquipment,GettingreadytoobtainaerialphotographyofanuclearweaponstestatBikiniAtollonJuly25,1946.,Jensen,2000,BikiniAtoll,AerialphotographyofanuclearweaponstestatBikiniAtollonJuly25,1946.,Jensen,2000,11.30N165.25E,3)航天遥感（空间遥感）,20世纪中期，卫星、航天飞机1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，1959年第一次获取月球照片，人类开始卫星遥感;1960年NASA发射TIROS-1，为第一颗气象卫星，分辨率1100米，获得了全球的云图;1962年，第一次国际环境遥感讨论会在美国的密执安大学威罗兰实验室举行，讨论侧视雷达和红外扫描图像的应用问题。最初提出遥感这一概念的是美国海军研究局的伊.普鲁伊特（ErelynL.Pruitt）(1960),这个术语被普遍采用和接受。1972年第一颗地球观测卫星Landsat发射成功。（原名地球资源技术卫星ERTS-1后命名为陆地卫星，遥感迅速普及。,3)航天遥感（空间遥感）,1978年海洋卫星发射。1982年Landsat-4发射，装有TM传感器，分辨率提高到30米;1986年SPOT-1发射，装有PAN和XS传感器，分辨率提高到10米;1991ERS-1发射，装有SAR;1995年RADARSAT发射，装有SAR;1999年IKNOS发射，分辨率提高到1米;2001年QuickBird发射,0.61米；2007年9月18日，DigitalGlobel公司宣布在加州的范登堡空军基地成功发射了一颗半米级分辨率的商业卫星WorldView-1，为当今世界最具敏捷性的一颗商业卫星.遥感成为一门新兴的综合探测技术。一般试验实际应用阶段.,第一颗人造地球卫星SputnikI(前苏联)October4,1957,(aboutthesizeofabasketball,weighing83kg182lb),withradioandonescientificinstrument),4）遥感在中国的发展历史,50年代组建专业飞行队伍，开展航摄和应用70年4月24日，第一颗人造地球卫星（东方红1号）75年11月26日，返回式卫星，得到卫星像片,迄今共发生卫星80颗左右。80年代空前活跃，六五计划遥感列入国家重点科技攻关项目生态和环境问题,3遥感技术发展情况,1）遥感平台：气球，飞机、卫星/航天飞机2）遥感器：航空摄影机多光谱摄影机扫描仪CCD成像雷达3）信息记录形式：胶片数字化4）信息处理技术：光学数字图像处理5）使用的遥感谱段：可见光红外微波6）图象的分辨率：1km-80m-30m-20m-10m-5m-3m-1m-0.3m-0.1m,4遥感分类,1）按照遥感平台地面遥感、航空遥感和航天（空间）遥感2）按照使用的谱段可见光遥感、红外遥感、微波遥感等3）按照感测目标能源的作用形式主动遥感、被动遥感4）按照遥感应用的领域地球资源遥感、环境遥感、气象遥感、农业遥感、地质遥感、海洋遥感、军事遥感等。,1）环境遥感,广义：以探测地球表层系统及其动态变化为目的的遥感技术。涉及大气、水、海洋、生态环境等。狭义：利用遥感技术探测和研究环境污染的空间分布、时间尺度、性质、发展动态、影响和危害程度，以便于采取环境保护措施或者制定生态环境规划的遥感活动。遥感技术在环境科学与工程学科中的应用。,2）环境遥感的主要内容,环境动态与连续监测环境空气质量监测、评价与污染趋势预报水环境质量监测、评价与污染趋势预报自然生态环境监测、预报与评估固体废弃物监测、评价与污染趋势预报重大开发项目、重大工程的环境与生态监测重大环境事故的追踪调查、监测与评估,5遥感技术的特点,1）探测范围广2）获取时间快,数据的现时性好3）周期性（动态监测）4）综合性（多尺度，多维度（x，y，z，光谱，时间）5）约束少6）成本低（相对）7）遥感信息的复杂性和不确定性,全球NDVI(植被指数),全球昼夜温差,6遥感技术发展趋势,目前遥感技术的现状：（1）传感器落后于运载工具；（2）图象数据的处理分析又落后于传感器的研制；（3）环境遥感信息机制的理论研究更落后于图象数据处理技术。（4）遥感应用还不能满足实用的要求：,1）遥感的时效性：实时检测与处理能力不足，尚未充分体现。2）遥感定量反演：图象的自动识别，专题信息提取，遥感定量反演地学参数的能力和精度，不能达到实用要求。3）适用性限制：,6遥感技术发展趋势,1）掌握发射技术和具备卫星发射能力的国家增多2）高分辨率小型商业卫星成为重要的信息来源3）雷达卫星成为重要的信息来源4）高光谱分辨率遥感（成像光谱）5）遥感、地理信息系统、全球定位系统综合应用,2006年各国发射的卫星数统计,加()者为地球同步卫星数发射的卫星总数：86发射的火箭总数：63发射失败的火箭数：3，其中美、俄、印各1枚,资料来源：ttp:/,6遥感技术发展趋势,2）高分辨率小型商业卫星成为重要的信息来源,A定义质量、开发时间、开发成本、复杂程度质量标准：日本150kg；法国50kg;萨瑞500kg;中国500kg;质量小于500千克的小型近地轨道卫星，地面分辨率可达5米，甚至1米。研制和发射成本低廉。B小卫星的特点更小、更好、更快、更省（NASA),卫星质量的发展趋势,更小,更快A开发研究周期短1年左右，可以批量生产;而大卫星的研制周期平均为10年，如LANDSAT:1962-1972,SPOT:80-90年代，中巴地球资源卫星10年。B发射快可以使用多种运载和发射工具，准备到发射需要几天时间，发射灵活；C技术更新快,更好,质量小，便于及时采用最新空间技术和应用高度集成化和自动化技术，不断改进技术。例如，英国萨瑞大学的小卫星数据传输与存储发展情况。,更省传统大卫星：平台寿命长、成本高、功率大，单位重量的成本40000$/kg;小卫星：单位质量的成本:6000$/kg,1/7;发射价格3000万人民币，可一箭多星，降低成本,小卫星的用户结构,3）发展现状A美国技术最先进，NASA在80年代初期开始微小卫星技术项目研究，发射了多颗试验卫星，每个成本约为500600万美元。这些卫星多用于军事目的，进行导弹预警试验和地面红外背景数据收集。B欧空局近年来将微小卫星作为今后重要的空间技术发展目标，在卫星平台研制方面有了较大的进展。C日本目前已经发射7颗小卫星，主要用于空间探测和地面监测。,D韩国1999年发射了2颗高分辨率的遥感微小卫星。E英国萨瑞（Surrey）大学空间技术中心处于商业化微小卫星研制和应用开发方面的领先地位。70年代介入空间技术;1979年，率先开创商业化的卫星工程技术，90年代开始服务世界卫星市场。到2000年共发射21颗遥感小卫星，其中12颗装载有有效载荷。,F中国哈工大试验卫星1号：2004年，224公斤。立体测绘小卫星。哈工大负责总体设计，星体、测控通讯、GPS、遥感器委托其它单位，姿态控制与俄罗斯合作。纳星1号：2004年4月，质量小于25kg,体积约为0.04m3,当时在轨最小。海洋一号小型卫星：质量350千克，体积1.2m1.1m1.08m，功率500W，该卫星载有：水色扫描仪一台，有10波段，分辨率为1.1km；CCD相机一台，4个波段，分辨率为250m；数据速率为2.66Mb，数据存贮量为80Mb。工作寿命2年，已在2002年发射入轨。科学试验小型卫星。实践5号于1999年5月10日发射入轨，寿命为三个月，主要任务是空间辐射环境与单粒子效应、空间流体科学试验及小卫星平台的计算机星务管理、三轴稳定、S波段测控体制的技术试验。质量300千克、功率300瓦，体积为1.1m1.2m1.04m。清华1号：2000年，技术演示和人员培训。总体上采用萨瑞大学的技术，主要参与了俯仰轴和翻滚轴上动量飞轮控制摆动，协助重力梯度杆和磁力距稳定对地的定向。330330640毫米，轨道高650公里。除其他仪器外，载有窄角CCD相机，分辨率为50米，覆盖5050平方公里。,数据通信小卫星“创新一号”：是中国正在研制的质量为80千克，功率为50瓦，短数据存储转发通信的微小卫星；姿态采用磁控与重力梯度杆组成的三轴稳定系统；星载计算机集中统一的星务管理；由中国科学院上海小卫星工程部承制。北京一号：英国萨瑞卫星技术公司合作，2005年10月在俄罗斯发射。我国自主研发的地面跟踪和接受、数据处理和分发系统。900770